Генерируем произвольные последовательности на выводах платы Raspberry Pi

Автор: Николай Хабаров, Embedded Expert DataArt, евангелист технологий умного дома.

В этой статье я расскажу, как написать обычное user space-приложение на Python для современного ARM-процессора с ОС Linux для генерирования сложных последовательностей импульсов на выводах платы. Суть идеи — использовать DMA-модуль процессора для копирования из предварительно подготовленного буфера в памяти в GPIO с высокой точностью по времени.

Когда речь заходит о необходимости сгенерировать сложную последовательность импульсов, например, для шаговых двигателей, обычно используют старые добрые простенькие микроконтроллеры с установленной специальной операционной системой реального времени или вообще без операционной системы. Реализация при этом, в лучшем случае, написана на C++. Сейчас процессоры шагнули далеко вперед и имеют массу преимуществ: производительность, возможность использования операционной системы Linux со всей инфраструктурой и ПО, а также высокоуровневых языков программирования, таких как Python. И все же современные микроконтроллеры для генерирования сложных последовательностей на выводах GPIO, как правило, не используют.

Я реализовал генерацию импульсов для управления шаговыми двигателями проекта PyCNC — проекта контроллера машин с ЧПУ, станков, 3D-принтеров, полностью написанного на Python и запускаемого на современном ARM-процессоре на плате Raspberry Pi.

Статья может быть полезна желающим реализовать генерацию сложных последовательностей установки уровней на выводах одного или нескольких GPIO на других высокоуровневых языках программирования, используя DMA-модули других процессоров. Читать дальше →

Предотвращение негативных последствий при разработке систем искусственного интеллекта, превосходящих человеческий разум

Статей о том, что совсем скоро придут башковитые роботы и всех поработят бесконечное множество. Под катом еще одна заметка. Предлагаем вам ознакомиться с переводом выступления Нейтана Суареса, посвящённого определению целей систем искусственного интеллекта в соответствии с задачами оператора. На этот доклад автора вдохновила статья «Настройка искусственного интеллекта: в чем сложность и с чего начать», которая является основой для исследований в сфере настройки искусственного интеллекта.

Читать дальше →

О метастабильности в электронике

Многие начинающие разработчики часто недооценивают влияние асинхронности на работу цифровых схем. В проектах с одним тактовым генератором сложностей не возникает: схема полностью синхронна, и от разработчика требуется только соблюдать требования Setup и Hold. Но как только в системе появляется второй тактовый генератор, возникает проблема CDC – Clock Domains Crossing, связанная с асинхронностью работы участков схемы, работающих от независимых (асинхронных) генераторов. На практике эта проблема выливается в усложнение маршрута проектирования, связанное с особенностями статического временного анализа в САПР, а в железе проявляется в виде такого эффекта как метастабильность, и аномальное поведение триггеров. Собственно, о метастабильности здесь уже писали, но я предлагаю чуть глубже разобраться в проблеме.

Читать дальше →

Клипса от Raccoon.world, как контроллер для VR/AR

В 21 веке появились и стремительно начали развиваться такие новые направления, как виртуальная и дополненная реальности.

Появление новых индустрии с одной стороны повлекло за собой разработку и создание новых гаджетов, которые во многом еще должны развиться. Пока мы не пройдем путь проб и ошибок в разработке, мы так и не приблизимся к полноценному погружению в цифровой мир. Он так и будет для нас инородным и пугающим, пронизанный некачественной картинкой, неудобными и с достаточной погрешностью гаджетами.

С другой стороны, для многих мир VR/AR далекий и не понятный, каким бы реалистичным он не казался.

Однако, не смотря ни на что, этот мир займет определенный сегмент нашей жизни: начиная от игр и заканчивая дизайном, обучение, симуляторами для хирургов или авиации.

Чтоб смягчить переход к виртуальному миру, кроме создания качественных полноценных решений, не хватает простых и понятных контроллеров, выполняющих простые и точечные задачи.

image

Читать дальше →

Интервью с разработчиком инопланетного софта: «Случись что, моя задница приняла бы основной удар»

В день программистки, представляем вашему вниманию интервью с разработчиком, который смог отдебажить марсоход за 18 часов на расстоянии 100 миллионов миль. Тем более, что часть кода космического аппарата была написана на языка Ada.

image

DDJ: Вы программируете компьютеры, которые работают на поверхности другой планеты. Вот это необычно!

GR: Это необычно и для меня, могу вас заверить. Это такой микромир, где все сосредоточены на том, чтобы все задачи следующего дня были выполнены в соответствии с планом.

Вы идете домой в 3 утра, все еще в напряжении от просмотра возвращающейся информации и бессонной ночи. Ваши жена и дети уже спят, вам же точно не уснуть, а в 8 утра уже надо быть на работе. Поэтому вы включаете CNN и смотрите на свое улыбающееся лицо в контрольном центре и смотрите на те же изображения, которые вы просматривали 12 часов назад. Очень странное ощущение.

Это был маленький проект маленькой кампании, однако он очень повлиял на многих из нас. Отмечу также, что с технической точки зрения, проект был своевременным.

Читать дальше →

Управление роботом на Ардуино из приложения на Node.js

В прошлый раз мы рассмотрели, как сделать свой мини-терминал с режимом «вопрос-ответ» на роботе с Ардуиной с библиотекой babbler_h. Сегодня посмотрим, как эту же библиотеку использовать для управления роботом из настольного приложения на JavaScript+Node.js.

Чтобы меняться данными с роботом, в клиентской части на JavaScript+Node.js используем специально написанную по такому случаю библиотеку Babbler.js. Для работы с последовательным портом Babbler.js использует стандартную библиотеку node-serialport, но строит поверх нее некоторые дополнительные удобства.

Читать дальше →

Делаем замкнутый контур тока для электродвигателя

Постановка задачи

Это вторая, итоговая статья. Напоминаю цель: есть двигатель постоянного тока. Задача — разработать, собрать и протестировать устройство, позволяющиее реализовать контур тока применительно к этому двигателю. Желаемое время переходного процесса на застопоренном двигателе (без противо-ЭДС) — не более 10мс.

Текст разбит на две статьи:

Напоминаю, как выглядит макет управляющего железа:

Читать дальше →

Консолька в роботе на Ардуине

Переслать роботу на Ардуине несколько байт через вайфай, блютус, последовательный порт или любой другой канал связи в виде команды, а потом принять несколько байт в качестве ответа труда не составляет: достаточно скачать скетч с примером обмена данными «здравствуй мир» и вставить в него несколько строк своего кода, который будет выполнять желаемые действия.

Однако с развитием проекта область вспомогательного кода, который отвечает за связь с внешним миром, раздувается: появляется логика, отделяющая один пакет данных от другого, разрастается лес проверок, что за команда пришла, какие у нее параметры, как её правильно выполнить, что делать, если пакет данных не корректен, если данные пришли не полностью, если они не умещаются в отведенных для них буфер памяти и так далее. Код, обслуживающий вспомогательную логику, переплетается с главным кодом, выполняющим интересную и полезную работу. Заменить один канал связи на другой (например, добавить к последовательному порту вайфай) без переработки накопившейся кодовой базы становится весьма проблематично.

Долгое время я таскал такой код из одного проекта в другой, новые улучшения и исправления приходилось обновлять во всех проектах параллельно. Это утомительно, чревато появлением новых ошибок и не всегда возможно. Наконец пришло время вынести всю эту логику в отдельную библиотеку.

Исходная задача: упростить процесс создания прошивки для роботов, которые будут работать в режиме «вопрос-ответ». Главный скетч должен содержать полезный код (что, собственно, должен делать робот) и минимальное количество вспомогательных конструкций. Все вспомогательные транспортно-протокольные блоки окуклить в библиотеку и вынести за пределы внимания инженера.

В качестве побочного эффекта получилась своеобразная командная строка, работающая внутри Ардуины, если подключиться к ней через монитор последовательного порта и отправлять команды вручную:

image

Читать дальше →